普林斯顿大学的理论化学家开创了量子摩擦模拟策略，或粒子环境如何拖延它，这是自从该领域诞生以来量子力学的一个棘手问题。该研究发表在Journal of Physical Chemistry Letters上。

“在技术细节和利用新想法的需要方面，这确实是一个最具挑战性的研究项目，” Rabitz实验室的研究学者和相关作者Denys Bondar说。

量子摩擦可以在最小规模下运行，但其后果可以在日常生活中观察到。例如，当荧光分子被光激发时，由于量子摩擦，原子返回静止，释放出我们看作荧光的光子。对这种现象进行实际建模已经让科学家们陷入了近一个世纪的困境，最近由于其与量子计算的相关性而获得了更多的关注。

“这个问题无法解决的原因是每个人都通过某种镜头看待它，”邦达说。以前的模型试图通过将量子系统视为与周围更大的系统相互作用来描述量子摩擦。这个较大的系统提供了不可能的计算量，因此为了将方程式简化为相关的相互作用，科学家引入了许多近似值。

这些近似导致了许多不同的模型，每个模型只能满足两个关键要求中的一个或另一个。特别是，它们可以产生关于系统的有用观察，或者它们可以遵守海森堡不确定性原理，该原理指出对粒子的位置和动量可以同时测量的精度存在基本限制。即使是着名的物理学家维尔纳海森堡(Werner Heisenberg)试图推导量子摩擦方程也与他自己的不确定性原理不相容。

研究人员的方法，称为操作动态建模(ODM)，由Rabitz集团在2012年推出，导致第一个量子摩擦模型满足这两个要求。“为了成功解决这个问题，我们不得不重新思考所涉及的物理学，不仅仅是数学上，而是概念上，”邦达说。

Bondar和他的同事们专注于他们模型的两个最终要求 - 它应该遵循海森堡原理并产生真实的观察 - 并且反过来创造适当的模型。

“而不是从近似开始，Denys和团队在一开始就建立了适当的物理学，”Herschel Rabitz，Charles Phelps Smyth '16 * 17化学教授和该论文的共同作者说。“该模型建立在必须坚持的物理和数学上。这种独特的方法为量子摩擦创造了一种新的严谨而实用的配方，“他说。

研究小组包括研究学者Renan Cabrera和博士。学生Andre Campos以及加州大学尔湾分校化学教授Shaul Mukamel。

他们的模型开辟了前进的道路，不仅可以了解量子摩擦，还可以了解其他耗散现象。研究人员有兴趣探索操纵这些力量的手段。Rabitz说，其他理论家正在迅速采用新的操作动态建模范式。

Bondar回顾了他们如何达到如此新颖的方法，回顾了他最初开始研究这个问题的独特情况。在他收到普林斯顿工作的邀请后，邦达花了四个月的时间等待美国工作签证(他是乌克兰公民)，并思考基本的物理问题。正是在这段时间里，他首先想到了这个策略。“这个想法源于官僚主义，但它似乎在坚持，”邦达说。